venerdì 13 marzo 2009

se tutto si muove all'unisono

Il libro SYNC di Steven Strogatz (qui l'edizione italiana Sincronia) si occupa di un fenomeno misterioso e affascinante, quello dell'emergenza, in natura, ad ogni scala, di comportamenti sincronizzati.
E' un caso particolare di auto-organizzazione, dove non é la simmetria spaziale a rompersi e creare un nuovo stato (come nel caso delle celle di Benard o nella creazione dal basso di formicai, alveari, termitai), ma la simmetria temporale. Ed ecco che, a partire da parti disperse, emerge un'orchestra che suona perfettamente a tempo, pur in assenza di un direttore.

Devo dire che il libro é molto "americano" e non mi ha convinto, ricco di aneddoti personali e poco concreto. Peró vale la pena citare qualche esempio, perché davvero suggestivo.

Sentite la premessa del volume:

Al cuore dell’universo c’é un battito continuo e insistente: il suono dei cicli sincronizzati. Pervade la natura ad ogni scala, dal nucleo al cosmo. Ogni notte lungo i fiumi della Malesia, migliaia di lucciole si riuniscono nelle paludi e lampeggiano all’unisono, senza alcun leader o suggerimenti dall’ambiente. Trilioni di elettroni marciano compatti in un superconduttore, facendo sí che l’elettricitá fluisca attraverso di esso senza resistenza. Anche i nostri corpi sono sinfonie di ritmo, mantenuti in vita dall’inesorabile, coordinata alimentazione di migliaia di cellule pace-maker nei nostri cuori. In ogni caso, questa sincronia appare spontaneamente, come se la natura avesse un misterioso desiderio d’ordine.

Le lucciole... non solo emettono luce all’unisono, ma lo fanno a ritmo, seguendo un tempo costante. Che mistero, per decenni! Almeno fino a metá degli anni Sessanta del secolo scorso, quando il biologo John Buck e la moglie volano in Tailandia per svelare una volta per tutte il magico fenomeno.


Fiumi soggetti alle maree nelle vicinanze di Bangkok. Quante lucciole, che spettacolo mozzafiato! I coniugi Buck, dopo l’iniziale meraviglia, si decidono: catturano decine e decine dei piccoli insetti, li portano nella loro buia stanza d’albergo e qui li liberano. Disorientati, inizialmente svolazzano nervosamente. Poi si calmano, si dispongono sui muri e sul soffitto mantenendo sempre una distanza di almeno 10 centimetri tra loro. Scintillano incoerentemente. Ma, sorpresa, a due a due, a tre a tre, a piccoli gruppi, incominciano a pulsare all’unisono. E cosí via, oggi lo sappiamo, circolaritá auto-rinforzante, fino all’emergenza di un unico stato coerente.
Le osservazioni dei coniugi Buck suggerirono che le lucciole in qualche modo aggiustano i loro ritmi rispondendo agli scintillii delle vicine. L’ipotesi venne confermata in laboratorio, illuminandole artificialmente e misurandone le risposte. Oggi sappiamo che ciascuna continuamente invia e riceve segnali nel vicinato, spostando i ritmi delle altre e modificando i propri: la sincronia emerge spontaneamente, dal basso, senza leader. E le piccole lucciole, con tutto il rispetto, non sono particolarmente intelligenti: tutto ció di cui hanno bisogno é un metronomo interno che aggiusta automaticamente il tempo dell’oscillazione in risposta alle vicine. Tutto qui.

Seguendo le stesse logiche, é possibile spiegare numerosi altri fenomeni. Donne che passano molto tempo insieme spesso scoprono che i loro periodi mestruali tendono a cominciare insieme per via di conversazioni silenziose mediate da feromoni. Spermatozoi che nuotano fianco a fianco verso l’ovulo battendo la coda all’unisono. Pericolosamente, milioni di cellule cerebrali che causano le ritmiche convulsioni in un attacco epilettico. Seguendo le stesse logiche, é possibile rappresentarci come un’enorme orchestra di oscillatori viventi.

La sincronizzazione come caso particolare di auto-organizzazione, quindi. Affascinante, come molti altri. Che si tratti di lucciole o della nostra stessa vita, sembra essere all’opera l’auto-organizzazione. Che, in questi esempi, rompe la simmetria nel tempo. Sempre di una rottura si tratta, verso un nuovo stato non presente al livello inferiore.

6 commenti:

Micio1970 ha detto...

Suggestiva la descrizione sulla sincronia delle lucciole. In effetti anche in alcuni fenomeni sociali si può vedere l'effetto sincronia anche se forse in questo caso la spiegazione ha una componente più psicologica (la tendenza dell'uomo nel ricordare gli eventi più rari)

TarzanHello ha detto...

boh... sarà che non siamo in malesia, ma ho passato una mezz'oretta affascinato in un campo invaso di lucciole e si lampeggi all'unisono non ne ho proprio visti

gianluca ha detto...

Salve a tutti. Approfitto di questo spazio per chiedere se c’è qualcuno disponibile a vendermi una copia del libro di Strogatz “Sincronia” in italiano. grazie. é possibile contattarmi a gianlucatravaglini@virgilio.it
Grazie

gianluca ha detto...
Questo commento è stato eliminato dall'autore.
Federico ha detto...

Salve a tutti, sono Federico.

Non riesco ancora ad apprezzare la differenza fra il concetto di sincronizzazione e mutua interazione/interdipendenza.

Ci sono sistemi in cui le parti si influenzano a vicenda ma questo non significa che vi sia sincronia, vero?

La presenza di feedback non implica sincronia, vero?

Grazie,
Federico

Luca Comello ha detto...

Ciao Federico, grazie per la tua domanda.

La sincronizzazione è un caso particolare di auto-organizzazione.
L'interazione non lineare tra le parti é una caratteristica di base di qualsiasi sistema complesso. In determinate circostanze queste dinamiche danno luogo a un processo di emergenza dal basso che determina auto-organizzazione. E in taluni casi questa auto-organizzazione prende la forma della sincronizzazione.

Spero ti sia un po' più chiaro.

Luca